Способ регулирования процесса химико-термической обработки стальных изделий

(19) (11 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЗОБРЕТЕЕТЕЛЬСТВУ ПИСА К АВТОРСН ков, А.В.По- Радзиев- лаев одько В.С. Тех -термического ение, 1971,(56) Шубнологияцеха,с. 154 АвторФ 594210 ин. Р.П. и Прихи оборудованиеМ.: Машиностро55, 180.ское свидетелькл, С 23 С 1 ство СССР1/02, 1978,(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ХИ 1 ЯКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИСТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, заключаюшийся в подаче смеси газа-носителя и газа-кар(21) 3815386/22-02(514 С 21 0 11/00, С 23 С 8/22 бюризатора в цементационную печь, выборе соотношения расходов этих газов для получения заданного значения углеродного потенциала, формировании профиля углеродного потенциала с максимальным значением в зоне насышения контроле углеродного потенциала по длине печи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества изделий за счет повышения точнос ги регулирования углеродного потенциала по длине печи, смесь газа-носителя и газа-карбюризатора направляют одним потоком встречно движению обрабатываемых деталей и поддерживают максимум углеродного потенциала атмосферы в заданной технологией точке путем регулирования расхода смеси при сохранении выбранного соотношения.Изобретение относится к химикотермической обработке и может бытьиспользовано в машиностроении, преимущественно при диффузионном насыщении поверхности стальных изделий углеродом в печах для химико-термической обработки с контролируемыми атмо сфер ами,Цель изобретения - повьппение качества изделий за счет новьппения точности регулирования углеродного потенциала по длине печи.На фиг.1 приведена схема газоподводов к цементационной печи, с помощью которой реализуется способ; наФиг,2 - распределение углеродного потенциала по длине, где координата Хсоответствует максимуму профиля углеродного потенциала.Цементационная печь 1 для реализации предлагаемого способа имеет систему 2 ввода газовой смеси, размещенную в конце печи, и систему 3 выводагазовой сйеси, размещенную со сторонызагрузки обрабатываемых деталей 4.Газовую смесь приготавливают в смесителе 5 и подают в печь через регулятор 6 расхода. Атмосфера печи анализируется газоанализирующим устройством 7, выполненным многоточечнымна базе датчиков кислородного потенциала,Сущность способа основана на том,что время, необходимое для протекания реакций, формирующих профиль углеродного потенциала в цементационной печи, соизмеримо с временем нахождения газа в печи.В эндотермической атмосфере (газноситель + газ-карбюризатор) после ее прогрева в печи проходят сложные физико-химические превращения, включающие реакцию печной атмосферы с окислителем, поступающим из проемов печи при загрузке деталей, повреждений радиационных труб и т.д., и, в основном, взаимодействие. газа-носителя с газом-карбюризаторои по реакциям конверсии:СН, + Н,О =СО + 3 Н, (1) СН + СО 2 СО + 2 Н (2)При этом основным носителем углерода, поступающего в детали, является окись углерода и цементация осуществляется по реакцииТаким образом, подача газовой смеси одним потоком встречно движению обрабатываемых деталей позволяет обеспечить оптимальный профиль углеродного потенциала для любого технологического процесса за счет возможности регулирования положения максимума его путем изменения скорости или расхода газового потока в печи,Способ осуществляется следующим образом.П р и м е р. Стальные изделия - шестерни из стали 20 ХНР, подвергают цементации в безмуфельном агрегате Поэтому скорость реакций (1) и(2), которая достаточно мала, может 5 быть использована для формированияуглеродного потенциала в пределахреального печного пространства.Так, например,. через 2 ч степеньпревращения метана в отсутствии као 10 тализатора составляет 68,27. при 950 Си Рп о /Р=3,12, при этом постоянная скорости реакции равна 0,0034 ч.На практике постоянная скоростиреакции, определяется каталитическим 15 влиянием материала кладки печи внутренних конструкций печи и материалаобрабатываемых деталей. Подача смесигаза-носителя (например, эндогаза)и газа-карбюризатора (например, при родного газа) навстречу движению деталей осуществляется путем впускаее в конце печи и выпуска в начале,при этом в точке ввода газа в начале реакции углеродный потенциал ат мосферы определяется потенциаломгаза-носителя. По мере продвижениягаза в пространстве печи происходятреакции (1) и (2), что приводит квозрастанию углеродного потенциала 30 (от конца печи) до максимума в зоненасыщения. Дальнейший спад углеродного потенциала к началу печи определяется значительным поступлениемкислорода в печь в моменты загрузкидеталей.Увеличение расхода смеси при тойже скорости реакций (1) и (2) позволяет смещать максимум углеродного потенциала в сторону начала печи, умень шение расхода - в сторону конца печи,Изменение скорости реакций (1) и(2), происходящее в печи, компенсируется изменением общего расхода газовой смеси.1225866 С - газа Печи 3 оиа актиоиоя нагреда Зона Яоиуижфузии насыщения Фиг,. г Составитель Т.НаумоваТехред В.Кадар Корректор Е. Сирохман Редактор Н.Гунько Заказ 2103/19 Тираж 552ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 0811, цементационная печь которого имеет длину 10,36 м и внутреннее сечение 2,5 мГазовый поток по длине печи 1 направляют встречно движущимся деталям 4 путем ввода смеси эндогаза с точчокои росы 0 С и метана в соотношении, 40:1 в конце лечи и вывода ее в начале. Такое соотношение газовой смеси выбирают из условия обеспечения заданного технологией углеродного потенциала в точке максимального его значения (по результатам газового анализа), Точка росы эндогаза выбрана по заданной технологией величине углеродного потенциала в конце печи,После разогрева печи до 920-930 С и вывода ее на режим включают газо- анализирующее устройство 7, которое по результату анализа пробы по нескольким точкам печи выдает информацию о положении максимума углеродного потенциала (координата Х). Если положение этого максимума оказывается смещенным относительно заданноготехнологией в зависимости от обрабатываемых деталей к концу печи, расход смеси увеличивают регулятором 6расхода, поддерживая смесителем 5ранее выбранное соотношение газа-носителя и газа-карбюризатора, до восстановления заданного технологиейположения координаты Х. При смещении 10 положения максимума углеродного потенциала к началу печи расход газауменьшают.Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество изделий эе счет уменьшения отклоненийзначений углеродного потенциала атмосферы от заданного профиля его впечи до 0,057. Смещение максимумапрофиля углеродного потенциала подлине печи не превышает +О,1 м, чтов 4-5 раэ превышает точность поддержания положения максимума по сравнению с позонным регулированием процесса химико-термической обработки иэделий.